滚带机的毕业设计论文Word格式文档下载.doc
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13.导料辊
图2.1滚带机结构图
翅片滚带机的主要工作进程是：
有一定宽度的铝箔以卷筒的形式放在开料架上，通过绕过导料辊依次送到其他各装置，当变频送料装置起动后，开料架被牵引着进行转动放卷，开料架上铝箔的预张紧力由磁粉制动器来控制，然后铝箔经过差速装置到由磁粉制动器控制的张力控制装置，在经过涂油、除污后进行滚轧成形，成形后的翅片经过再积片装置、波距调整装置、波高自动检测装置后形成了要求的翅片，翅片经过缓冲装置后由伺服计数装置进行排料计数，然后按照要求的波峰数进行切断。
整个加工过程均应为自动化生产、结构应便于作。
经本机加工成形的翅片及其结构简图如图2.1所示。
在本机上加工成形的成品形状是带百叶窗的波形翅片，如图2.2所示，其宽度一定，波高在一定的公差范围内，峰谷均匀，其上有百叶窗状的小孔，可以看出其上的小孔由挤压而成，但并没有真正的剪掉材料。
欲加工出此种形状的翅片，首先是要有与其宽度、厚度相一致的铝箔，通过成形刀具的连续加工，将铝箔轧制出符合要求的带百叶窗状的小孔的翅片带，然后按照一定的波距密集起来，最后再经过剪切装置剪切之后输出。
经实验证明，带百叶窗的波形翅片，与平直式的翅片相比，在同样的条件下，散热面积可增加12%左右。
上述动作必须要连续高速完成。
并且还要保证铝箔自始至终与相关装置的同步。
因其在散热片上开有百叶窗，破坏了空气流在散热片表面上的附着层，提高了散热能力，因此
图2.2带百叶窗的波形翅片及其结构简图
具有良好的散热效果。
在汽车散热器里，翅片和扁管要用密封箱封装起来，空气在密封箱里流动，密封箱的高度等于翅片的波高，所以不同的密封箱所要求的翅片规格也不一样。
通过以上的介绍分析，我们不难看出，滚带机的滚轧刀架装置和翅片的成形密不可分，本文以滚刀架装置作为滚带机设计的内容，就是想通过对其的设计能够解决目前滚带机加工翅片的生产效率低、宽度单一、产品质量差等存在的问题。
以达到具有灵活的可调性，能够满足不同宽度的铝箔带的加工以及可加工出不同波峰的铝翅片等要求。
在翅片滚轧过程中，对滚刀的同步性要求很严格，所以，根据要求及传动机构的特点，同组刀具的传动选用齿轮传动，组与组之间的传动选用链传动。
装置主要由以下几个部分组成：
成形刀具、开窗刀具、定位轮、传动链轮、传动齿轮等。
翅片滚轧刀架装置是滚带机的核心部分，铝箔的滚轧在此完成，其刀具设计直接决定滚轧翅片的形状及性能。
此处，开窗成形滚刀分为上下两组，每组滚刀都是由十数至数十片像齿轮一样的带齿的高精度刀片互相叠加、紧密排列而成。
在滚带机工作时，上下两组滚刀精密啮合，经前面一系列装置处理得到的无张力且和滚刀线速度同步的原料带从上下两组滚刀中间通过，被滚轧后便可得到已开出若干组要求方向的百叶窗翅片，然后再经过成形滚刀的进一步滚轧，便可得到要求的翅片。
滚轧刀架装置在滚带机工作时的运作过程：
主电机经减速器后由同步齿形带带动主轴转动，在此处，经传动齿轮，开窗刀具啮合运转；
经传动链，成形刀具和开窗刀具同步运转。
经前面一系列装置处理得到的无张力且和滚刀线速度同步的原料带在开窗滚轧刀具上下两组滚刀中间通过，被滚压后得到已开出符合要求翅片并且初具波形的翅片带，然后再经成形滚轧刀具同样的滚轧之后，翅片带便成形了，然后再缝过后面一系列工序的处理，经剪切装置后便形成符合要求的翅片带。
在滚轧不同规格、不同材质的翅片时，只需对相关部件做简单调整加上更换相应的滚刀即可实现。
原有刀架装置采用导轨、轴承座、传动齿轮、滚轧刀具轴承座和导轨之间存在间隙，滚轧铝箔时会造成轴的位置产生微量的偏移，由于力的反向作用，会给翅片的加工精度带来一定的影响，因此本设计做了改进，采用导槽一滑块结构代替上述结构，克服了间隙造成的误差、安装不便、结构复杂、存在定位误差等缺点。
根据带百叶窗的波形翅片的结构及相关参数，采用啮合剪切复合加工的方法，设计出了相应的翅片成形刀具，其是先通过电火花线切割的加工方法，试制出了翅片成形刀具如图2.3所示，通常我们所说的金属切削加工是指用金属切削刀具通过切除工件上多余的金属，从而获得合乎预定要求的工件的形状、尺寸精度及表面质量。
而本设计对百叶窗波形翅片的加工是一种无屑加工方法，它是通过两组刀具在啮合来滚轧挤压原料铝箔带，使铝箔带发生变形，从而形成带百叶窗形状的翅片。
在铝箔发生变形的同时，刀具的刃口剪切铝箔，形成翅片状开口。
之后通过试切铝箔验证了刀具设计的正确性。
通过该刀具加工的翅片可以一次成形，从而实现了材料利用率高，加工质量高的设计要求，是一种加工成本较低，生产率高的加工方法。
图2.3翅片成形刀具
1.2滚带机的性能参数
（1）加工的翅片宽度：
（10～20）mm
（2）加工的翅片波高及公差：
（6～12±
0.5）mm
（3）加工的翅片波距：
（2.5～4±
0.2）mm
（4）加工能力：
（0～6000）峰/min
刀辊转速（0～223）r/min，无级可调
（5）同时加工条数：
1条
（6）加工的铝箔厚度：
（0.08～0.15）mm
1.3相关零部件的设计及选型
在翅片滚轧过程中，滚轧装置通过同步带与经减速器的电动机连接进行动力输入，一套开窗滚轧刀具安装于主轴上，通过链传动带动后面的成形刀具组转动，整个过程要同步一致,通过齿轮传动带动同组与之相啮合的开窗滚轧刀具同步转动，除此之外，为了进一步提高滚带机滚轧装置的整体性能，需对关键的零部件进行了必要的改进，提高设备生产率。
1.3.1电动机的选型
依据同步带传动滚刀的最高转速为223r/min，输出的传动功率为6kw，即同步带从动轮的最高转速为223r/min，在满足功率的前提下，为保证传动过程中带运转的平稳性，应选用转速较小的合适的电机，此处，选用Y160M-6型号的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，已知该电机的额定功率是7.5kw，同步转速是l000r/min。
1.3.2同步带轮设计
此处已知已选好型号的电机经无级降速后，输出的最高转速是630r/min，加上同步带传动的从动轮的最高转速是223r/min，得同步带的传动比为
i==2.8（2.1）
式中：
n1——主动带轮的最高转速；
n2——从动带轮的最高转速。
已知该同步带传动的功率为6kw，查得到工况系数为1.9，可得到该带传动的设计功率为
（2.2）
依据主动带轮的最高转速是n1=630r/mim和=11.4Kw查表得齿距制式为周节制时可选型号为H型的，则节距为12.7mim;
齿距制式为模数制时，模数选用m=4;
齿距制式为圆弧齿时，型号是8M。
为保证带传动平稳，提高带的柔性及增加啮合齿数，节距应尽可能选小值的原则，试选用模数制。
由此查表得主动带轮的最小齿数是Zmin=16，此处令主动带轮的齿数为Z1=16，由此可得到主动轮的节圆直径
（2.3）
带速
（2.4）
经查表知模数为4时，Vmax为35～40m/s，v≤Vmax符合要求。
从动轮的齿数
（2.5）
从动轮的节圆直径
（2.6）
初定中心距
（2.7）
（2.8）
此处≤≤，试取=400mm。
初定同步带的节线长度
（2.9）
查表选该值附近的Lp及其对应的同步带齿数Zb得Lp=1193.81mm，Zb=95。
因中心距不可调，所以其实际中心距为
（2.10）
又（2.11）
——主动轮包角；
——角的渐开线函数。
计算得a=463.0mm。
主动带轮啮合齿数为
（2.12）
经计算得。
带宽
（2.13）
（2.14）
——主动带轮啮合齿数系数；
——单位带宽的离心拉力；
——单位带宽的许用应力；
——带的单位宽度、单位长度的质量
查表得，=20N/mm
经计算得=0.054N/mm
由表可得=1.00，又=11.4Kw
由此可得带宽=24mm
剪切应力
（2.15）
经查表得此处介于0.5与0.8之间
压强
（2.16）
经查表得此处介于1.2与1.6之间。
设计的带轮符合要求。
1.3.3齿轮传动设计
（1）选定齿轮类型、材料及齿数、精度等级依据所选的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动；
滚带机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度；
两齿轮的材料均为45钢（调质）硬度为240HBS;
此处的齿轮传动是为了保证同组滚刀滚轧铝带的同步性，故传动比为1:
1，选齿轮齿数Zl=Z2=Z=27。
（2）按齿面接触强进行设计按齿面接触强进行计算，即
（2.17）
确定公式内的计算数值
试选载荷系数=1.3
齿轮传递的转矩为
（2.18）
经查表选取圆柱齿轮的齿宽系数=0.6
经查表选取材料的弹性影响系数
由图查得齿轮的接触疲劳强度
应力循环次数
次）（2.19）
由图查得取接触疲劳寿命系数=0.96
计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=l，得
（2.20）
由此试算齿轮分度圆直径，由式2.17得
=96.62（mm）（2.21）
计算圆周速度v
（2.22）
计算齿宽b
（2.23）
计算齿宽与齿高之比
模数：
（2.24）
齿高：
（2.25）
则齿宽与齿高之比为
=（2.26）
计算载荷系数
根据v=1.1282m/s、7级精度，查图得其动载系数为KV=1.05
又因选用的为直齿轮，则
由表查得使用系数=1
由表用差值法查得7级精度、齿轮相对支承悬臂布置时，
由=8，，查图得
故载荷系数
（2.27）
按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，得
（2.28）
计算模数m
（2.29）
（3）按齿根弯曲强度设计
弯曲强度公式为
（2.30）
确定公式内的各计算值
查得齿轮的弯曲疲劳强度极限
查得弯曲疲劳寿命系数
计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得
（2.31）
计算载荷系数K
（2.32）
查取齿形系数
由表查得：
=2.52
查取应力校正系数
=1.625
计算齿轮的
=（2.33）
设计计算
（2.34）
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，可取由弯曲强度算得的模数2.24mm，就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触强度算得的分度圆直径d=99.669mm，算得齿轮齿数
（2.35）
这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到了结构紧凑，避免了浪费。
（4）几何尺寸计算
计算分度圆直径
（2.36）
计算中心距
（2.37）
计算齿轮宽度
（2.38）
在已知齿项高系数顶隙系数的情况下，可确定以下几项
齿顶高：
（2.39）
齿根高：
（2.40）
齿全高：
（2.41）
齿顶圆直径：
（2.42）
齿根圆直径：
（2.43）
至此，齿轮的结构设计结束。
1.3.4链轮结构设计
（1）链轮几何尺寸的确定
为了保证成形滚刀与开窗滚刀的同步性，选用传动比为i=1的链传动。
令主动链轮的齿数为Z1，，从动链轮的齿数为Z2，则Z1=Z2。
（a）Z1增大，链条总拉力下降，多边形效应减弱，结构重量增大；
（b）Z1、Z2取奇数，链节数为偶数时，可使链条和链轮轮齿磨损均匀；
（c）Z1Zmin=9的选取原则，查表试选Zl=27，则从动链轮齿数Z2=27。
因传动功率为P=3.0Kw，经查表得工况系数=1.0则设计功率为
（2.44）
由主动链轮齿数系数，排数系数查表得=1，则得特定条件下单排链条传递的功率
（2.45）
根据n1=223r/min和=2.06Kw，为保证传动平稳、结构紧凑宜选用小节距单排链，选得链的型号为08A，节距为12.7mm。
试选中心距a。
=150mm，该值介于0.2Z1（i+1）P和25P之间，数值较小，无需张紧装置。
以节距计初定中心距为节，则链条节数
（2.46）
式中
圆整为偶数得50节
链条长度
（2.47）
因则计算中心距
（2.48）
为使链条松边有合适垂度，需将计算中心距减小，其垂度f=（0.01~0.02），对中心距不可调或无张紧装置的或有冲击振动的传动，取小值。
=（0.002~0.004）得介于0.2921和0.5821之间，依据取最小值原理，实际中心距为
（2.49）
链条速度
（2.50）
有效圆周力
（2.51）
因该传动为水平传动，作用在轴上的力
（2.52）
（2）链轮端面齿形设计
滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合，GB1244.85中没有规定具体的链轮齿形，仅仅规定了最大和最小齿槽形状及其极限参数．目前国内常用的齿形是“三圆弧一直线”齿形。
凡是在两个齿槽形状之间的各种标准齿形均可以与同一规格的链条配套使用，因此链轮齿形设计有较大的灵活性。
图2.4所示为链轮的端面齿形及参数。
图2.4链轮的端面齿形
对于“三圆弧——直线”齿形，链轮主要尺寸计算公式为：
分度圆直径（2.53）
齿顶圆直径（2.54）齿根圆直径为滚子直径）（2.55）
根据资料提供设计参数主动链轮设计功率P=3KW，转速223r/min，查机械设
计手册参照ISO-B系列滚子链功率曲线图，选取链号08A型，依据公式计算得到
d=108.0mm；
116.0mm；
=100.0mm
参考相关机械设计手册，根据3R-GB1244-85规定，链轮的端面齿形参数计算公
式如表2.1所示。
表2.1链轮端面齿形参数计算公式
名称
计算公式
沟圆弧半径/（mm）
赤沟半径/（）
工作段圆弧中心的
坐标
M
T
工作段圆弧半径/（mm）
工作段圆弧中心角（）
齿顶圆弧中心
的坐标
W
V
齿形半径/（）
齿顶圆弧半径/（mm）
工作段直线部分长度
/（mm）
bc
根据已知数据和计算公式，得到链轮的端面齿形参数如下：
4.0mm；
=；
T=3.8mm；
=10.5mm；
；
W=10.2mm；
V=1.2mm；
=14.6mm；
3.8mm；
=0.79mm
（3）链轮轴面齿形设计计算
链轮轴面齿形如图2.5所示，分为A型和B型。
具有圆弧的A型齿形有利于链节进入和退出啮合，可用于较高的传动速度，具有倒角的B型齿形仅适用于低速传动，本机刀具设计转速223r/min，属于高速转动传动，根据设计要求，选用A型轴面齿形。
图2.5链轮的轴面齿形
链轮的轴面齿形各参数计算公式如表2.2
单排齿宽
0.93
双排、三排齿宽
0.91
赤侧半径
赤侧倒角
赤侧凸缘角半径
=p
=0.13p
0.04p
查表滚子链为单排链p=12.7时，b1=7.85计算得到：
=7.3；
=12.7；
=1.65；
=0.5
到此链轮的结构尺寸已全部获得。
2轴的结构设计
轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。
由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以，轴没有标准的结构形式。
轴的结构主要取决于以下因素；
轴在机械中的安装位置及形式；
轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法；
载荷的性质、大小、方向及分布情况；
轴的加工工艺等。
设计时，针对不同情况应进行具体分析。
但是不论何种具体条件，轴的结构都应满足：
轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；
轴上的零件应便于装拆和调整；
轴应具有良好的制造工艺等。
本着以上对轴的设计原则，接下来对装有带轮和链轮的主轴进行结构设计。
2.1初步确定轴的最小直径
已知该轴的功率为P=6Kw转速是n=223r/min除此之外选取轴的材料为45钢，调质处理。
经查表，取Ao=112于是得
（3.1）
为便于轴上零部件的安装及满足工作原理的要求，该轴设计为阶梯轴，处于两端的链轮或带轮处轴的直径是轴的最小直径。
为了满足轴的中间部分能够配合刀具的孔径尺寸又加上链轮和带轮都不是标准件，试选安装链轮和带轮处轴的直径为25mm。
2.2拟订轴上零件的装配方案
轴上零件的装配方案的拟定应遵循便于轴的加工和轴上零件的装配，保证生产率高，成本低的原则。
并且在满足使用要求的前提下，应力求简化。
为了便与装配零件并去掉毛刺，轴端应制出的倒角，对于需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽。
为此，根据设计要求，现拟定轴上的零件有：
带轮、套筒、齿轮、轴承、轴套、定位轮、开窗刀具、链轮等，为使
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